초록 ▼

연구개발목표 및 내용
최종 목표
● 본 연구의 최종 목표는 해상(수상) 교량 건설시 접속교 기초 시공비용 10% 절감을 위한 직경 20 m급 대형 원형강관 가설공법 개발임
● 원가 절감형 신형식 가설공법 개발을 통하여 국가 예산절감, 해상기초 가설공법 안전사고 예방 및 품질확보에 기여하고자 하며, 나아가 국내 기업의 해외건설 수주 촉진 및 해외건설 역량강화를 이룩하고자 함
전체 내용
● 본 4세부과제에서는 “해상(수상) 교량 건설시 접속교 기초 시공비용 10% 절감을 위한 직경 20 m급 대형 원형강관 가

연구개발목표 및 내용
최종 목표
● 본 연구의 최종 목표는 해상(수상) 교량 건설시 접속교 기초 시공비용 10% 절감을 위한 직경 20 m급 대형 원형강관 가설공법 개발임
● 원가 절감형 신형식 가설공법 개발을 통하여 국가 예산절감, 해상기초 가설공법 안전사고 예방 및 품질확보에 기여하고자 하며, 나아가 국내 기업의 해외건설 수주 촉진 및 해외건설 역량강화를 이룩하고자 함
전체 내용
● 본 4세부과제에서는 “해상(수상) 교량 건설시 접속교 기초 시공비용 10% 절감을 위한 직경 20 m급 대형 원형강관 가설공법 개발”을 목표로 함. 본 세부과제에서는 최종목표 달성을 위하여 다음과 같은 3가지의 핵심요소기술을 설정함
● 연구 필요성 및 목적 달성을 위해 다음과 같은 3개의 핵심기술(CT)로 연구주제를 세분화하였음
- CT4-1 : 대형 원형강관 가설공법 설계기술 개발
- CT4-2 : 대형 원형강관 가설공법 설치 및 해체기술 개발
- CT4-3 : 대형 원형강관 가설공법 구성요소 제작 및 Test Bed 구축
[핵심요소기술 4-1 (CT 4-1) : 대형 원형강관 가설공법 설계기술 개발]
● CT4-1은 대형 원형강관 가설공법 설계기술 개발에 관한 연구로써, 대형 원형강관관입/인발 설계기술, 가물막이 및 해상작업 플랫폼 설계기술, 수리-지반-구조 통합 안정성 해석기술, 고내력·슬림화 및 모션 저감기술 등을 개발하고자 함
● CT4-1에서 개발할 주요 단위기술은 다음과 같음
- 대형 원형강관 관입/인발 설계기술
- 대형 원형강관 가물막이 설계기술 개발
- 대형 원형강관 해상작업 플랫폼 설계기술 개발
- 수리-지반-구조 통합 안정성 해석기술 개발
- 대형 원형강관 고내력ㆍ슬림화 및 모션 저감기술 개발
[핵심요소기술 4-2 (CT 4-2) : 대형 원형강관 가설공법 설치 및 해체기술 개발]
● CT4-2는 대형 원형강관 가설공법 설치 및 해체기술 개발에 관한 연구를 수행하며, 석션압을 이용한 대형 원형강관 관입/인발 시공기술, 시공 프로세스 정립 기술, 수직도 확보 기술, 구성 요소간 밀폐/분리/결합 및 급속 조립/해체 기술, 시공/운용 중 안정성 모니터링 기술, 긴급 보수/보강 기술, 급속 차수 및 시공장비 작업성 확보 기술 등을 개발하는 것을 목표로 함
● CT4-2에서 개발할 주요 단위기술은 다음과 같음
- 석션압을 이용한 대형 원형강관 관입/인발 시공기술 개발
- 대형 원형강관 가설공법 시공 프로세스 정립 기술 개발
- 대형 원형강관 가설공법 수직도 확보 기술 개발
- 대형 원형강관 가설공법 구성 요소간 밀폐/분리/결합 및 급속 조립/해체 기술 개발
- 대형 원형강관 가설공법 시공/운용 중 안정성 모니터링 및 긴급 보수/보강 기술
- 대형 원형강관 가설공법 급속 차수 및 시공장비 작업성 확보 기술 개발
[핵심요소기술 4-3 (CT 4-3) : 대형 원형강관 가설공법 구성요소 제작 및 Test Bed 구축]
● CT4-3은 대형 원형강관 가설공법 구성요소 제작 및 Test Bed 구축에 관한 연구로써, 대형 원형강관 가설공법 시작품 제작, 구성 요소간 밀폐/분리/결합 장치 제작, Test Bed 최적후보지 분석/확보/구축 및 경제성 분석 등에 대한 연구를 진행하고자 함
● CT4-3에서 개발할 주요 단위기술은 다음과 같음
- 대형 원형강관 가설공법 시작품 제작
- 대형 원형강관 가설공법 구성 요소간 밀폐/분리/결합 장치 제작
- Test Bed 최적 후보지 분석 및 확보
- 대형 원형강관 가설공법 Test Bed 구축
- 대형 원형강관 가설공법 경제성 분석

1년차
목표
● CT4-1
- 대형 원형강관 관입/인발 기술 기반 구축
- 석션압을 이용한 관입/인발 설계 기술 기반 구축
● CT4-2
- 석션압을 이용한 대형 원형강관 관입/인발 시스템 기반 구축
- 대형 원형강관 모듈의 수중 밀폐·분리·결합 기술 기반 구축
- 연약지반 급속 차수 및 보강그라우팅 기술 기반 구축
● CT4-3
- 해상 교량 가설공법 시공 프로세스 기반 구축
내용
● CT4-1
- 석션압을 이용한 원형강관 관입/인발 주요 설계인자분석
- 해저 지진 모사를 위한 토조 업그레이드
- 국내외 석션파일 관입/인발 설계 기준 및 매뉴얼 조사·분석
- 설계 단계별 기술 통합 가능성 및 대형 우너형강관에 대한 적용성 평가
● CT4-2
- 석션압을 이용한 원형강관 관입/인발 시공사례 조사 및 분석
- 대형 원형강관 관입/인발 시공시스템 조사 분석
- 대형 원형강관 모듈의 수중 밀폐·분리·결합 기술 조사 및 분석
- 대형 원형강관 부재 간 신속 결합 및 분리 기술 조사·분석
- 해상 연약지반 급속 차수 및 안정화 기술 조사 및 분석
- 실시간 시공품질 모니터링 기술 조사 및 분석
● CT4-3
- 해상 교량 가설공법 시공 프로세스 조사 및 분석

2년차
목표
● CT4-1
- 원형강관 관입/인발 증대 기술 도출
- 대형 원형강관 구조체의 고내력·슬림화 핵심기술 도출
- 대형 원형강관 수리-지반-구조 통합안정성 해석기술 도출
- 석션압을 이용한 대형 원형강관 관입/인발 설계기술 개발
- 대형 원형강관 가시설물 설계기술 기반 구축
● CT4-2
- 대형 원형강관 모듈 연결부의 설계
- 수중불분리 특성 및 급결성을 확보한 긴급 보수보강 재료의 개발
- 해상 연약지반 급속 차수 및 안정화 핵심기술 도출
● CT4-3
- TB 후보지 분석 I
내용
● CT4-1
- 원형강관 관입/인발 매커니즘 분석 및 증대를 위한 핵심기술 도출
- 대형 원형강관 구조체 고내력·슬림화 기술조사 및 구조부재 구성 방안 도출
- 가시설 수치해석 관련 문헌모사 및 수치해석 기술 선정
- 석션압을 이용한 대형 원형강관 관입/인발 설계기술 개발 및 가상조건 예비설계
- 다향한 형태의 해상작업 가시설물 설계법 조사 및 분석
● CT4-2
- 대형 원형강관 모듈의 수밀 및 신속 결합/분리 방법 도출, 개념설계
- 수중 불분리 그라우트 재료 개발 및 성능실험
- 기존 차수/보강 그라우팅공법 분석 및 실시간 시공품질 모니터링 시스템 시작품 제작
● CT4-3
- 국내외 TB 후보지 분석

3년차
목표
● CT4-1
- 대형 원형강관 관입/인발 매커니즘 분석 및 성능개선
- 대형 원형강관 구조체 고내력·슬림화 기술 개발
- 대형 원형강관 통합안정성 평가를 위한 3차원 수치해석기술 개발
- 석션압을 이용한 대형 원형강관 관입/인발 설계기술 개발
- 대형 원형강관 가시설물 설계기술 개발
● CT4-2
- 대형 원형강관 관입/인발 시공시스템 개발
- 대형 원형강관 가설공법 수직도 확보를 위한 제어정보시스템 기술 개발
- 대형 원형강관 가설공법 모듈 연결기술 개발
- 대형 원형강관 가설공법 안정성 모니터링 및 긴급 보수/보강 기술 개발
- 대형 원형강관 내부 연약지반 급속 차수 및 안정화 기술 개발
● CT4-3
- 대형 원형강관 가설공법 구성요소 제작 및 TB 구축
내용
● CT4-1
- 원형강관 관입/인발력 증대 보조장치 설계도면 개발
- 시공단계별 대형 원형강관 구조체의 구조해석을 통한 단면력 계산 및 기본설계
- 대형원형강관 파이핑 및 지지력 평가기술 개발
- 석션압을 이용한 대형 원형강관 관입/인발 설계 매뉴얼(초안) 작성
- 대형 원형강관 가시설술 설계 매뉴얼(초안) 작성
● CT4-2
- 직경20m급 대형 원형강관 관입/인발 시공시스템 시작품 제작(석션 펌프, 인버터 등)
- 대형 원형강관 가설공법 시공 프로세스 설계(작업선단 구성, 공기·공사비 등 세부 작
업 등)
- 수직도 제어 리프팅 시스템 개념설계 및 구현방안 적절성 검토
- 수직도 계측정보 실시간 확보를 위한 통신 프로토콜 설계
- 이중 원형강관 모듈 연결부 종합 설계
- 긴급 보수보강 소형 시공장비 시작품 제작
- 안정성 평가 모니터링 센싱 기술 개발을 위한 실내실험
- 실시간 시공품질 모니터링 시스템 개발 및 시작품 제작
- 주입범위 확인을 위한 모니터링 시스템 개발 및 시제품 제작
● CT4-3
- TB후보지 분석 및 분석서 작성 (3곳 이상)
- 후보지 비교 설계를 통한 경제성 평가

4년차
목표
● CT4-1
- 대형 원형강관 관입/인발 매커니즘 분석 및 성능개선
- 대형 원형강관 구조체의 해상작업 플랫폼 적용 시 구조성능 확보기술 개발
- 대형 원형강관 통합안정성 평가를 위한 3차원 수치해석기술 개발
- 석션압을 이용한 대형 원형강관 관입/인발 설계 매뉴얼 개발
- 대형 원형강관 플랫폼(작업대) 설계 기술 기반 구촉 및 가시설물 설계 매뉴얼 개발
● CT4-2
- Pilot 실험을 통한 대형 원형강관 가설공법 성능평가
- 대형 원형강관 관입/인발 자동화 알고리즘 개발
- 대형 원형강관 석션 관입 시 수직도 확보를 위한 제어 정보시스템 기술개발
- 대형 원형강관 가설공법 모듈 연결부 보완 설계
- 대형 원형강관 가설공법 긴급 보수/보강 시스템 개발
- 시공 중 안정성 모니터링 장비 시작품 제작
- 대형 원형강관 가설공법 급속 차수 및 안정화 기술 개발
● CT4-3
- 대형 원형강관 가설공법 구성요소 제작 및 TB 구축
내용
● CT4-1
- 진동발생기 사용 및 다양한 직경/길이에 대한 관입/인발 성능 실험비교
- 해상작업플랫폼용 다목적 상판개발 및 직경별 원형강관의 시공/사용 중 구조성능평가
- 수치모델링 기법 매뉴얼 개발 및 지지력 산정식 개발
- 대형 원형강관 관입/인발 설계 매뉴얼 작성 및 파일럿테스트 설계검토
- 대형 원형강관 가물막이 설계 매뉴얼 작성 및 파일럿테스트 설계검토
● CT4-2
- 직경 5m급 원형강관 모형체 제작 및 관입/인발 성능 평가
- 경사계 계측값을 활용한 석션 펌프 자동제어 알고리즘 개발
- 리프팅케이블 제어기법의 실내모형 실험 및 파일럿테스트 검증
- 플랜지 형태 모듈 연결부 상세 보완 및 파일럿테스트
- 긴급보수보강 재료 개발 및 소형 천공 배합장치 제작
- 양방향 무선 단말기 시스템 개발
- 천공장비 시작품 제작 및 주입범위 모니터링 시작품 제작
● CT4-3
- 석션 펌프 패키지 구축 및 펌프용 압력 펌프/분배관 제작

5년차
목표
● CT4-1
- 대형 원형강관 구조체 효율적 구조성능 확보 기술 개발
- 대형 원형강관 통합안정성 평가를 위한 3차원 수치해석기술 개발
- 석션압을 이용한 대형 원형강관 관입/인발 설계기술 개발
- 대형 원형강관 가시설물 설계기술 개발
● CT4-2
- 대형 원형강관 관입/인발 시공시스템 개발
- 대형 원형강관 가설공법 수직도 확보를 위한 제어정보시스템 기술 개발
- 대형 원형강관 가설공법 모듈 연결기술 개발
- 대형 원형강관 가설공법 안정성 모니터링 및 긴급 보수/보강 기술 개발
- 대형 원형강관 내부 연약지반 급속 차수 및 안정화 기술 개발
● CT4-3
- 대형 원형강관 가설공법 구성요소 제작 및 TB 구축
내용
● CT4-1
- 대형 원형강관 테스트베드 실험체 구조상세 설계
- 테스트베드 설계 통합안정성 수치해석 및 평가
● CT4-2
- 대형원형강관 관입/인발 자동화 시스템 개발 및 시작품 제작
- 대형 원형강관 가설공법 시공 매뉴얼 개발
- 대형 원형강관 리프팅 시스템 설계
- 대형 원형강관 수직도 제어 정보시스템 구현 및 지연속도 평가
- 대형 원형강관 테스트베드 모듈 연결부 설계
- 긴급 보수보강 소형 시공장비 시작품 제작
- 석션압을 이용한 대형 우너형강관 관입/인발 설계 SW 개발
- 대형 원형강관 가시설물 설계 SW 개발
- 긴급 보수보강 기술의 테스트베드 적용 및 평가
- 안정성 평가 모니터링 시스템의 테스트베드 적용 및 평가
- 그라우팅 주입장비 및 실시간 모니터링 시스템의 테스트베드 적용 및 평가
● CT4-3
- 대형원형강관 구조체 시작품 제작
- 대형 원형강관 관입/인발 자동화 시스템 구축
- 테스트베드 운영

연구개발성과
● 대형 원형강관 가설공법 설계기술 개발
- 대형 원형강관 관입/인발 설계 S/W
- 대형 원형강관 가설공법 설계 S/W
- 수리-지반-구조 3차원 통합 안정성 해석 모델
- 대형 원형강관 구조체 최적 형상 설계도면
● 대형 원형강관 가설공법 설치 및 해체기술 개발
- 직경 20m 급 대형 원형강관 관입/인발 시공 시스템
- 대형 원형강관 가설공법 시공 매뉴얼
- 대형 원형강관 시공중 실시간 수직도 제어정보시스템
- 대형 원형강관 모듈간 분리․결합부 도면
- 해상 긴급공사용 소형 주입장비 시작품
- 대형 원형강관 가설공법 안정성 모니터링 시스템
- 직경 5.0m급 고압분사 주입장치 시작품
- 고압분사공법 실시간 시공품질 모니터링 장치
● 대형 원형강관 가설공법 구성요소 제작 및 Test Bed 구축
- 대형 원형강관 시작품
- 직경 20m급 대형 원형강관 가설구조체 시작품
- 대형 원형강관 가설공법 경제성 분석서
- 대형 원형강관 가설공법 TB 운영 보고서

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
● 가물막이 역할뿐만 아니라 대형 장비 하중을 저항할 수 있는 해상 작업대로 병행 사용이 가능하므로 현장 상황에 따라 다양하게 용도로 활용될 수 있으며, 추가 연구를 통해 해상 교량기초 외에 해상풍력, 충돌방지공 등 해상의 대형 구조물의 기초 시공공법으로 다양하게 활용될 수 있음
● 직경 20 m급 대형 원형강관을 석션압을 이용하여 신속하게 관입/인발함으로써 해상공사 시 가장 큰 장점인 공기 단축이 가능함. 또한, 국내의 경우 석션압을 이용하여 관입한 구조물의 최대 직경이 10.0 m임을 감안할 때 국내 시공기술 발전에 기여함
● 석션파일 설치시 작업자의 노하우를 정량화, 수치화하여 석션파일의 관입깊이, 관입 속도, 수직도 등에 따라 석션압을 자동으로 조절하는 기술을 개발하여 신속하고 균질한 석션파일 시공이 가능하고 나아가 석션압을 이용한 구조물의 시장확대 및 핵심시공기술로 활용이 가능함

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 3
• 목차 ... 8
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 9
• 1) 연구개발과제의 최종 목표 ... 9
• 2) 연구개발과제의 년차별 목표 ... 12
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 15
• 가. [한국건설기술연구원] 대형 원형강관 가설공법 스마트 설치기술 개발 ... 15
• 나. [한국해양과학기술원] 대형 원형강관 가설공법 수직도 확보 기술 개발 ... 33
• 다. [디엘이앤씨] 대형원형강관 가설공법 모듈 연결기술 개발 ... 38
• 라. [(주)이피에스엔지니어링] 대형 원형강관 해상작업 플랫폼 및 가물막이 설계기술 개발 ... 45
• 마. [(주)백경지앤씨] 대형 원형강관 가설공법 긴급보수보강 기술 및 안정성 모니터링 기술 개발 ... 52
• 바. [덴버코리아이엔씨(주)] 해상 연약지반 급속차수 및 안정화 기술 개발 ... 61
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 68
• 1) 연구수행 결과 ... 68
• (1) 정성적 연구개발성과 ... 68
• (2) 정량적 연구개발성과 ... 76
• (3) 세부 정량적 연구개발성과 ... 92
• 2) 목표 달성 수준 ... 100
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 105
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용계획 ... 106
• 1) 연구성과 총괄 (4세부) ... 106
• 2) 연구개발성과의 향후 5년간 (활용보고서 제출기간) 성과활용 목표·계획 (4세부) ... 112
• 참고문헌 ... 124
• 끝페이지 ... 136